浅议三峡永久船闸输水廊道反弧门止水安装

2017-01-20王定山

治淮 2017年7期

居祥王定山

浅议三峡永久船闸输水廊道反弧门止水安装

居祥王定山

一、概述

三峡永久船闸是两双线、平行、连续布置的五级特大型船闸，分南、北线，南北两线闸室中心线相距94m，每线船闸主体段由6个闸首、5个闸室组成，共设12套输水阀门。水头40m以上静水开启，动水关闭。由于阀门处工作条件恶劣，设计部门对阀门结构型式曾做过多种比较和水工模型试验，最后选用了结构较轻、启闭力小、气蚀小、水流条件平稳的反向弧形阀门形式。阀门在高速水流（＞20m/s）中工作，与高速水流有关的空蚀、振动、冲刷等水力学问题，都对阀门安全运行有着极大的影响。特别是安装阀门周边的止水装置，其封水性能的优劣将严重影响到上述水力学特性，所以水封安装好坏尤为重要。

二、止水安装过程中注意事项

闸门止水分为顶止水、侧止水、底止水，三峡永久船闸地下输水廊道、反弧门底止水采用钢止水，弧门底止水安装。要控制好埋件安装精度，最后控制间隙小于0.06mm以内。

1.顶止水安装

（1）止水靠螺栓定位，一定要把螺栓拧紧，否则止水会拉长变形、翻卷撕裂。

（2）止水压板圆弧和压板切割处棱角太锐，需用锉刀锉平滑，否则容易划伤止水橡皮，或高速水流会引起橡皮振动使止水处应力集中而断裂。

（3）止水压板压上后在扭动螺栓时，避免用螺杆翘动橡皮，在拧螺栓时各处扭力施加均匀，尽量保持一致，否则局部止水受射流冲击位移，会使橡皮头边缘贴附不均匀而漏水。

（4）顶水封压缩部位与门楣止水线必须平行，直线度要好，否则顶水封有透光现象，或在高压水柱作用下漏水。在号孔时，不能把橡皮的P头伸出过多，否则在高压水柱与门体自重的巨大剪切力作用下，会将止水沿橡皮头根部剪断。

（5）调整控制好两侧及前端的压缩量，确保顶止水安装成功。

2.侧止水安装

（1）首先用磨光机将侧壁打磨干净，调整和控制好橡皮的压缩量，尽量减少橡皮的磨损。

（2）侧止水上边缘与顶止水封两头粘接好，否则在检修状态下关门，易拉裂顶止水橡皮的两头。

（3）侧止水压板超出反弧门底边缘线，要将其锯掉，否则会压损钢底坎。

三、阀门止水失效分析

1.顶止水失效分析

在阀门止水装置中，以顶止水工作条件最为恶劣。由于顶止水处于门顶缝隙的高速流区，因此失效最频繁。一般顶止水失效有下列几种情况：顶止水撕裂；止水变形翻卷；橡皮头拐角处断裂；止水孔不对位，扩孔或止水螺孔拉大横向位移；橡皮头整齐剪断；顶止水压缩量不均匀。

2.底止水失效分析

在门体埋件安装时底坎水平度不够，或者加工平面度不够；在无水调试时，或在启门关门时，底坎上有砂子或其他杂物。如果底坎上有砂子，在门体关闭时会把底坎压出凹坑。

3.侧止水失效分析

压缩量过小在高水压下容易失效；侧止水下边缘要切成一个斜角，下压时是一个平面，否则压缩的只是侧止水的一个边；在高水压下也容易失效，影响止水橡皮性能。

阀门止水的失效原因有很多，如橡皮的老化等。特别是在阀门刚开启时，水压差使门顶水流以极高的流速从缝隙喷射，顶止水受冲击变形厉害，射流冲击力与止水弹性力反复作用，致使止水橡皮像舌簧一样在高速水流中振动，最后将止水撕裂。

侧止水靠止水橡皮压缩封水，运行中全程受摩擦力影响，加快了止水磨损，所以三峡地下输水廊道的反弧门止水橡皮都在接触面用四氟层包裹，利用其减小摩擦力和耐磨的特性来保护止水橡皮。

四、阀门止水失效对策

1.顶止水失效对策

从顶止水失效原因分析，提高止水安装精度，能增强止水抗破坏能力，延长止水寿命，确保其可靠性。

首先，保证止水钻孔精度和螺栓扭力均匀度，能避免止水过早地横向滑移而变形撕裂。

其次，消除压板锐角，避免划伤止水拐角。橡皮直线度较好，可相应提高止水抗振、抗剪、抗应力集中的能力。如果提高了钻孔精度和安装质量，顶止水使用寿命会比设计寿命长几倍。

具体措施为：控制埋件安装精度；对底坎进行清扫；底止水的最后一道工序是研磨，必要时可以补焊、打磨，直到间隙小于0.06mm为止。

2.侧止水失效对策

设计要求侧止水应保持5mm压缩量。然而压缩量仅能通过增减止水下橡皮垫厚度而获得。安装时如果压缩量过大，会加大摩擦，从而导致加大磨损；压缩量太小也容易在高压下失效，封水性能大为降低。

五、反弧门止水安装的工作程序

1.准备工作

对施工人员进行技术交底，熟悉图纸；对反弧门两侧座板进行清理，对侧壁进行打磨清理；测出弧门中心到两侧座板的距离，并做好记录。

2.橡皮钻孔

保证钻孔精度的方法有两种，其一为号孔，其二为划孔。

（1）号孔

将止水座螺孔周围抹上白粉，将止水橡皮自由抬放在止水座上，调对好安装位置后，扶住止水橡皮不得使其移动；再用铁锤逐个轻锤涂有白粉的螺孔部位，在黑色橡皮上留下白色孔眼痕迹；最后将其吊出井外，根据印痕实际位置，用特制橡皮钻头钻孔。

（2）划孔

将止水压板吊出井外，留出预压量后将压板直接安放于止水上，再用划针伸进压板孔直接逐个划孔，然后再钻孔。

特制橡皮钻头是用工具钢制成的，刃口部位淬火处理。为保证钻孔精度，止水孔直径要略小于或等于螺杆直径，一般比螺杆直径小1～2mm。用钻机钻孔时可以用水冷却钻头，轻轻下压，以免橡皮受钻头挤压变形而钻成椭圆或锥孔。钻孔后做好标记，以免橡皮安装错序。万一因钻孔误差而引起错位，应用钻头小心适当扩孔，禁止用火烫来扩孔。

3.橡皮装配

侧水封应采用划孔，因为号孔时止水橡皮必须吊进座板里，有重力下垂、弧形打弯等因素，固应采用划孔。顶水封则可任意选择这两种方法，要根据现场情况来决定。

侧水封安装时利用所测数据，先校核数据，避免误差；选好衬垫尺寸，为了避免拆装麻烦，可采用预算法。因制造误差，座板到侧壁的距离难免会有局部不平。在选定垫层橡皮厚度后，局部不平可用压板来调节。如当预压量δ＜5mm时可以紧螺杆,使压板下压，从而橡皮D值增大，以满足δ值。

顶水封安装时，先用刀片将超出顶水封座板的侧水封橡皮割除，尔后用橡皮锉将其锉毛，顶水封要粘接的边也要锉毛。

把顶水封放入座板，对孔，两边锉毛位置涂上专用胶水，待晾干后进行粘接；上压板紧螺栓，如果压缩量偏差太大，说明钻孔有误，可适当扩孔或用后面小螺杆向前顶（偏差不是很大）。